OTDR 测试技巧与假峰现象的分析

OTDR测试技巧与假峰现象的分析

毕建军 尹志国 姚大军

（黑龙江电通自动化有限公司，哈尔滨 150001）

摘 要：在用OTDR测试光缆线路时，在测试曲线上有时出现非实际存在的假峰。对假峰出现的原因进行了分析，并简述了假峰对测试的影响及假峰的判断和消除。

关键词：光时域反射计；真峰；假峰

0 问题的提出

在用OTDR进行光缆线路测试过程中，经常遇到许多故障点，测试曲线上有时出现非实际存在的假峰。结合辽长吉哈等光纤通信工程对上述原因进行分析，提出利用改变折射率的方法精确故障点，同时简述了假峰对测试的影响及假峰的判断和消除。

1 用改变折射率的方法精确故障点

在黑龙江省辽长吉哈光纤通信工程施工过程中，我们遇到过一个故障点。即测量时发现在距永源变机房479m处有一断纤，从断点距离分析，就在终端塔接头盒处。但在打开终端塔接头盒并将此纤用OTDR监视熔接数次后，仍未与干线光缆接通。因此，我们采用改变OTDR 折射率的方法判断并排除了故障。

根据光传输基本原理，即

n=c/v

c－光速

n－折射率

v－光在介质中传输速率（这里指在光纤中传输速率）

由于c是光速为一常数，而且在同一介质里（同一光缆里的光纤）传输速率v也为定值，所以折射率n的值是唯一的，一般均为厂家提供。这就决定了只要OTDR的折射率被选定，从其光源发光后再接收到反射信号的时间上便可确定一个准确距离。如果我们人为地改变OTDR折射率，比如将实测折射率比厂家提供的标准折射率高，那么OTDR仪表内部认定的计算速率一定要降低。根据

V=D/T

V－OTDR仪表内部认定的计算速率

D－OTDR仪表显示距离

T－光在光纤中传输及反射的时间

此时光在光纤中传输及反射的时间T不会改变，而V的值被OTDR认定为降低，相应的OTDR仪表内计算的结果必然减少，即测量结果比标准距离减少了。

同理，若人为减少实测折射率值，则测量值比实际距离将增加。

根据上述原理，我们经过多次改变OTDR折射率测量，结果如下表：

故 障 光 纤 测 试 表

测试条件 厂家提供折射率：1.4658 测试范围：1km

脉冲宽度：100ns 波长：1310nm 实测折射率 未断光纤实测值 已断光纤实测值

2.0 328.4 332.5

1.9658 334.1 337.8

1.8658 35

2.3 355.2

1.7658 370.7 371.3

1.5658 418.4 418.4

1.4658 479.7 479.7

1.3658 479.6 479.6

1.2658 517.5 519.2

1.1658 60

2.0 605.1

1.0 654.0 659.0

由测试表中数据可见，在厂家提供折射率1.4658及其接近的取值即1.5658和1.3658，所测得的未断光纤实测值和已断光纤实测值基本相同，判断不出断纤位置。但随着折射率取值范围的加大，相应测量值也拉开距离。由此我们判断故障点并非在接头熔接点，而是在距远于熔接点不足50cm左右。实践证明，故障点就在距远于熔接点35cm处。

从上述论述中，我们可见折射率在光缆测量应用中的重要性。它既可以帮助我们判断断纤的故障点，又可以帮助用户验证厂家提供的盘长与订货盘长是否相符，同时还能为租用或合建光缆的甲方单位验证实用缆长。

2 假峰的判断和消除

在光缆线路的施工和日常维护中，我们经常使用OTDR（光时域反射计）对光缆线路进行测试，我们有时会发现在OTDR的屏幕上不应出现反射峰的地方出现了菲涅尔反射峰，这个峰我们叫它假峰。假峰是由光纤线路上的反射引起的二次或二次以上反射的结果，但二次反射峰要强些，二次以上反射要弱得多。在光缆熔接点反射现象很少，但在光缆的跳接时活动连接器通常存在反射，特别是经过几个跳接的传输线路，会出现多个反射峰，和实际距离相对应的反射峰为真峰，其余的可能是假峰。

2.1 原因分析

光波在通过介质传播的过程中，由于光纤材料中折射率的微观波动，便产生向四面八方散射的本征瑞利散射光，瑞利散射光有一部分在该光纤的接受孔径之内并沿与前进方向传播相反的方向往光纤注入方向回传回来，同时前向传播的光波遇到光纤介质中的不连续点还会产生反射光波而也向光纤注入端回传，这种反向传播的光（光纤中的散射光和反射光）提供了关于光纤的许多信息，包括光纤的率减和故障点等。

光纤线路中的瑞利散射光功率很低，一般情况下散射光功率比入射光功率低-30db~-40db,反射光功率要比散射光功率强。当线路上的某点反射光信号比散射光信号强很多时，该反射光信号再经过二次及二次以上的反射，就有可能在瑞利反射光信号曲线上出现假峰，特别是在光缆活动连接端面反射信号很强。如图一，在距OTDR X距离的a点存在较强的反射，反射信号传到OTDR后又被OTDR处的活动连接器二次反射回光纤线路，该二次反射信号同样会在光纤线路中产生瑞利散射，在距离上二次反射光信号滞后于测试光信号2X，二次反射光在a点内某Y距离的散射信号与测试光信号在X+Y距离的散射光信号同时到达OTDR，并叠加在一起。在X点以内，二次反射光的散射光要比测试信号的散射光弱得多，不会影响测试结果。在a点，二次反射光信号又产生较强的反射信号和散射，在X点的二次反射光的再一次反射和散射信号与在2X距离的b点散射信号同时到达OTDR并叠加被OTDR所检测，这就影响到2X距离的b点检测结果。在OTDR所显示的曲线上，在2X距离的b点可能出现假峰现象。

连接器

图一菲涅尔反射峰与假峰示意图

假设从OTDR注入光纤线路的光功率为Pi，光纤线路衰减为均匀，在某点的散射功率为P R(x),传输光功率为P T（X）。

P R(X)=SαS vτP i e-2az/2 （1）

式中：z 离光纤注入端的距离

v 光纤中的光速

P i e-2az 传到Z处的光功率

αS 光纤中的瑞利散射系数

α 光纤衰减系数

τ 光脉冲宽度

S 后向散射系数灵敏度

假设在a点有较强的反射光功率P f，

P f=RP i e-2az （2）

R：在a点的光功率反射系数

在a点散射光功率与反射光功率之比为：

P R/P f=SαS vτ/2R （3）

并设P f比该点的散射光功率P R大g(dB)，既

g(dB)=10lg(P f/P R) (4)

a点的反射光反向传输到发送端OTDR时，经发送端的活动连接器产生二次反射。活动连接头的两端纤芯间存在空气间隙，假设光纤的端面与光纤的轴线垂直并平行，即1与2平行，设折射率n1=n2=1.468,n0=1则由电磁波传输理论可得光功率的反射系数为R=0.06938。

光纤 1 光纤 2

包层

纤芯n1 n0 n2

包层

空气间隙

图二活动连接间隙图

a点的一次反射光传输到OTDR后，再经OTDR处的活动连接器二次反射，二次反射光在a点的背向瑞利散射光比其在a点的再次反射光要弱得多，可忽略不计，只考虑再次反射光的作用，设其功率为Pˊf，测试光在b点的散射信号到达a点的光功率，设为PˊR，则通过计算可得：